Trong cuộc sống thường ngày, chúng ta dễ bắt gặp thuật ngữ về điện trở đặc biệt là trong các lĩnh vực liên quan đến điện năng, máy móc,… Tuy nhiên không phải ai cũng biết điện trở là gì? Cách tính cũng như các loại điện trở khác nhau. Do đó, để hiểu thêm về vấn đề này, chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu về điện trở thông qua bài viết dưới đây.
Hầu hết mọi người đều đã được tìm hiểu thuật ngữ điện trở ở chương trình vật lý lớp 9. Và từ đó đến hết cấp học phổ thông, điện trở vẫn luôn xuất hiện trong các bài giảng của môn vật lý. Vậy điện trở là gì?
Điện trở là một đại lượng vật lý, được viết tắt là R với tên tiếng anh là Resistor. Điện trở được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu. Ta có thể hiểu đơn giản như sau, nếu một vật có tính dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và khả năng dẫn điện kém thì điện trở lớn.
Ví dụ như các chất liệu không dẫn điện như nhựa, vải, giấy,… có điện trở lớn khoảng 1016. Các vật liệu dẫn điện như kim loại thì điện trở khoảng 10-8 . Đặc biệt điện trở bằng 0 đối với các vật liệu siêu dẫn điện.
Đơn vị đo của điện trở
Theo hệ đo lường quốc tế (SI) thì đơn vị đo của điện trở được gọn là Ohm có ký hiệu là Ω. Đơn vị đo này được đặt theo tên của nhà vật lý đại tài người Đức – người đã phát biểu định luật Ohm.
Vì là đơn vị đo của điện trở nên Ohm sẽ tương đương với tỉ số giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện. Một Ohm sẽ tương đương với Vol/ampe (V/A)
Các điện trở cũng có nhiều giá trị khác nhau gồm Milliohm (m Ω), Kilohm (k Ω), Megohm (M Ω).
1 mΩ = 10-3 Ω
1k Ω = 103 Ω
1M Ω = 106 Ω
Loại trừ trường hợp là một đại lượng vật lý như đã nói ở trên thì trong các thiết bị điện tử, điện trở còn được định nghĩa như sau. Đây là một linh kiện điện tử gồm có 2 tiếp điểm kết nối. Thiết bị này thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện trong mạch điện, dùng để chia điện áp, điều chỉnh mức độ tín hiệu,…
Công thức tính điện trở
Để có thể xác định được đại lượng vật lý này, mọi người có thể áp dụng công thức sau:
R = U/I
Trong đó:
R: là điện trở của dòng điện đo bằng Ohm (Ω)
U: là hiệu điện thế đo bằng vôn (V)
I: là cường độ dòng điện đo bằng ampe (A)
Cùng với đó, đặc tính lý tưởng của một điện trở được biểu diễn bởi định luật Ohm. Đây là một trong những định luật quan trọng nhất trong điện học và có nhắc tới điện trở như sau: Điện áp đi qua tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện và tỉ lệ này là một hằng số điện trở. Từ đó ta có công thức sau: V = IR
Trong đó:
V: là điện áp
I: là cường độ dòng điện
R: là điện trở
Ví dụ như: Nếu một điện áp một chiều 12V có điện trở 600 Ω. Khi đó cường độ dòng điện sẽ bằng 12/600 và bằng 0,02A.
Cách mắc điện trở
Có 3 cách mắc điện trở phổ biến nhất đó là:
Điện trở mắc song song
Mắc điện trở nối
Mắc điện trở hỗn
Phân loại điện trở
Hiện nay, có nhiều cách phân loại điện trở. Tùy vào các tiêu chí mà sẽ có những loại điện trở khác nhau.
* Phân loại điện trở dựa theo giá trị của điện trở
Với tiêu chí này, điện trở sẽ được phân ra làm 2 loại riêng biệt:
– Điện trở có giá trị cố định: Đây là loại điện trở đã được cố định giá trị điện trở suất từ khi sản xuất và không thể thay đổi trong quá trình sử dụng. Các loại điện trở có giá trị cố định chính là điện trở hợp chất cacbon và điện trở làm bằng chì.
– Điện trở không cố định: Hay còn được gọi là biến trở hoặc chiết áp. Đây là điện trở có giá trị điện trở suất có thể thay đổi trong quá trình sử dụng.
* Phân loại dựa vào tính chất dẫn điện của điện trở
Dựa theo tính chất thì chúng ta có thể chia điện trở thành 2 loại riềng biệt như sau:
– Điện trở tuyến tính: Là điện trở khi gia tăng sự chênh lệch điện áp thì trở kháng cũng không thay đổi.
– Điện trở phi tuyến tính: Đây là điện trở khi có dòng điện đi qua, trở suất sẽ thay đổi. Điện trở sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với sự chênh lệch điện áp trên nó. Điện trở phi tuyến tính sẽ làm cho cả mạch trở thành phi tuyến tính. Các thông số trong điện trở này chỉ cần thay đổi nhỏ cũng có thể dẫn đến những biến đổi lớn của điện áp và dòng điện. Chính vì vậy nên chúng được dùng trong chỉnh lưu, bộ khuếch đại,…
* Điện trở phân loại dựa vào chức năng
Tùy theo chức năng của từng loại điện trở mà chúng được chia ra thành 4 loại khác nhau: – – Điện trở chính xác: Là điện trở có độ chính xác cao với giá trị dung sai rất thấp. Các giá trị dung sai cho người dùng biết được giá trị thực gần với giá trị danh nghĩa.
– Điện trở nhiệt: Loại điện trở này còn được gọi là Thermistor. Điện trở này rất nhạy cảm với nhiệt. Giá trị điện trở suất sẽ thay đổi theo theo nhiệt độ trong quá trình hoạt động. Riêng Thermistor lại có 2 loại riêng khác đó là hệ số nhiệt độ dương, Positive temperature coefficient (PTC) hoặc là Negative temperature coefficient (NTC) hệ số nhiệt độ âm.
– Điện trở nóng chảy: Hay còn gọi là Fusible Resistor. Điện trở này có tính chất đặc biệt là dễ bụi nung hỏng khi công suất qua điện trở vượt mức cho phép. Điện trở sẽ hoạt động bình thường khi công suất trong mức cho phép. Nhưng khi điện áp vượt mức thì điện trở như một chiếc cầu chì để bảo vệ mạch điện.
– Điện trở quang: Tên tiếng anh là Photoresistor. Có tính chất tương tự điện trở nhiệt, quang trở cũng sẽ dễ dàng thay đổi giá trị trở kháng theo ánh sáng chiếu vào bề mặt của nó. Điện trở quang có giá trị rất cao khi ở trong môi trường tối và sẽ bị giảm khi tiếp xúc với ánh sang, đặc biệt là ánh sáng mạnh.
Ứng dụng của điện trở
Để tránh tình trạng dòng điện có điện áp lớn không phù hợp với các thiết bị khác, chúng ta có thể sự dụng điện trở để khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp. Ví dụ như chúng ta có nguồn điện 12V, nhưng bóng đèn mua về lại chỉ có 9V. Để bóng không bị hỏng, chúng ta nên dùng điện trở để đấu với bóng để sụt áp đi 3V trên điện trở.
Để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước chúng ta có thể mắc điện trở thành cầu phân áp.
Bên cạnh đó, điện trở cũng có nhiều ứng dụng khác như phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động, tham gia vào các mạch tạo dao động R C. Ngoài ra, cường độ dòng điện cũng có thể dễ dàng nhờ điện trở cũng như dễ dàng tạo ra nhiệt lượng cần thiết,…
Qua đó, ta thấy điện trở là vô cùng quan trọng đối với các hệ thống điện vì vậy người dùng cần tìm hiểu kỹ khi sử dụng linh kiện này.